Análise numérica e experimental de perfis de aço formados a frio, sob tração e conectados por parafusos

Abstract

Em diversos países, as estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio vêm ganhando cada vez mais espaço na indústria da construção civil. Apesar da difusão do seu uso e da grande quantidade de trabalhos de pesquisa sobre perfis de aço formados a frio, alguns fenômenos ainda não estão satisfatoriamente compreendidos. O objetivo deste trabalho consiste em realizar um estudo numérico-experimental de perfis de aço formados a frio, submetidos à tração e conectados por parafusos, para se analisar o fenômeno conhecido como shear lag. Neste estudo, as análises experimentais envolveram testes em 96 cantoneiras e 100 perfis tipo U. Os resultados dos ensaios foram utilizados para aprofundar o entendimento do efeito de algumas variáveis que influenciam na resistência da ligação e no fenômeno shear lag. Modelos numéricos foram também idealizados com o uso do Método dos Elementos Finitos (MEF), utilizando-se o software ABAQUS. Esses modelos mostram a viabilidade da simulação numérica dos experimentos. Por meio da modelagem estatística foram obtidos os parâmetros que influenciam a resistência ao colapso das ligações dos perfis. Os resultados numéricos foram comparados com os resultados experimentais, oferecendo um modelo capaz de simular adequadamente os ensaios experimentais. Com os resultados experimentais foram realizados tratamentos estatísticos e proposta equações que quantificam a redução da eficiência da seção transversal de cantoneiras e de perfis U. As equações propostas são avaliadas utilizando os resultados experimentais desenvolvidos nesta pesquisa e também de outras referências envolvendo perfis de aço formados a frio. Comparam-se também as equações propostas com as equações prescritas pelas normas, americana, AISI S100, e a norma brasileira, NBR 14.762. As equações propostas obtiveram desempenhos superiores quando comparada com as equações propostas em pesquisas anteriores e às normas acima mencionadas.